造形装置、造形方法制造方法及图纸

提供一种热能效率性良好且能够小型化的造形装置以及造形方法。造形装置(1)具备：带传输机构(6)，将具有挠性的造形材料(10)向工作台(2)上的造形位置传输；激光照射机构(7)，对传输至造形位置的造形材料(10)照射激光；以及移动机构(4)，使造形位置(P)相对于工作台相对移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及层叠造形材料而成形三维造形物的造形装置以及造形方法。
技术介绍
以往，已知有基于输入数据生成三维造形物的造形装置(所谓的3D打印)(例如，参照专利文献1)。专利文献1所记载的装置具备基板以及小出口喷头，这些基板以及小出口喷头被设为能够相对地移动。作为造形材料的固体棒被向小出口喷头供给，该固体棒在小出口喷头内被加热至熔融点，并以流动状态从小出口喷头的喷嘴少量喷出。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平3-158228号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，在如专利文献1所记载的装置中，使向小出口喷头内供给的固体棒(造形材料)熔融并使熔融状态的材料向预定位置少量喷出，从而成形三维造形物。在这样的结构中，需要使造形材料可靠地熔融，存在有加热部的结构大型化这样的课题，而且，熔融所需的热量也较大，因此也存在有能效变差这样的课题。另外，由于需要以熔融状态挤出造形材料，因此也存在有用于完全熔融的加热时间变长这样的课题，当在喷嘴残留有熔融的造形材料时，清洗等维护也变得繁琐。本专利技术的目的在于提供热能效率良好、且能够小型化的造形装置以及造形方法。用于解决课题的技术方案本专利技术的造形装置的特征在于，所述造形装置具备：输送机构，将具有挠性的造形材料向工作台上的造形位置传输；激光照射机构，对传输至所述造形位置的所述造形材料照射激光而使该造形材料熔融；以及移动机构，使所述造形位置相对于所述工作台相对移动。在本专利技术中，将造形材料传输至工作台上的造形位置，对所传输的造形材料的例如顶端部照射从激光照射机构射出的激光而使其熔融。由此，
能够仅使造形材料的所需的部分熔融，能够将熔融后的造形材料层叠于造形位置。然后，通过移动机构使造形位置相对于工作台移动而依次使造形材料的层叠位置发生变化，通过重复上述造形处理，能够成形所期望的形状的造形物。此外，本专利技术中的工作台上的造形位置除了将工作台的预定位置作为造形位置以外，还包含将在工作台上成形的造形物的预定位置作为造形位置。在这样的本专利技术中，向造形材料的例如顶端部的造形位置局部照射激光即可，无需使整个造形材料熔融。由此，例如，与挤出熔融状态的造形材料的结构相比，所需的热能较少，且也能够缩短用于加热气体的时间，能效较好。因此，无需用于使造形材料熔融的大型的加热机构，能够实现装置的小型化。进而，也不存在熔融后的造形材料残留在造形装置的情况，因此无需去除该残留材料的清洁等，维护也变得容易。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述造形材料是具有剖面矩形状的带状材料。在本专利技术中，使用带状的造形材料。在剖面圆形、剖面椭圆形状的造形材料中，厚度尺寸因位置而不同，使得层叠于造形位置的造形材料的厚度发生变化。对此，在剖面矩形状的带状材料中，厚度尺寸是均匀的，因此层叠于造形位置时的厚度尺寸也成为均匀，能够成形高精度的造形物。另外，依次送出的造形材料通常以卷绕安装于圆筒状的卷芯(线轴)的方式被保管，在将剖面圆形、剖面椭圆形状的造形材料卷绕安装于线轴的情况下，如上述那样，剖面圆形、剖面椭圆形状的造形材料的剖面厚度尺寸因位置而不同，因此即使在以彼此相邻的方式将造形材料卷绕于线轴的情况下，也产生有间隙。对此，在将带状的造形材料卷绕安装于线轴的情况下，能够以使带表面与带背面紧贴的方式卷绕安装于线轴，因此与使用剖面圆形、剖面椭圆形状的造形材料的情况相比，能够提高体积占有率。即，与使用剖面圆形、剖面椭圆形状的造形材料的情况相比，能够缩小造形材料的卷绕安装保管空间，能够实现装置的进一步的小型化。在本专利技术的造形材料中，优选的是，所述造形材料在剖视下的带厚度尺寸与带宽度尺寸的纵横比为10以上。在本专利技术中，纵横比(带宽度尺寸/带厚度尺寸)为10以上。在此，在纵横比小于10的情况下，考虑有相对于带宽度尺寸而言带厚度尺寸过大的情况和相对于带厚度尺寸而言带宽度尺寸过小的情况。在前者的情况下，造形材料的挠性不充分，基于输送机构的造形材料的传输操作性变差。另外，在后者的情况下，产生有扭转等，传输操作性变差。对此，通过如上所述那样将纵横比设为10以上，能够提高具有挠性的造形材料的传输效率，能够高效地将造形材料传输至所期望的造形位置。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述激光照射机构具备扫描部，该扫描部使所述激光的照射点沿所述造形材料的带宽度方向移动。在本专利技术中，向带状造形材料的宽度方向上的一部分局部照射激光而仅使该照射部(照射点)熔融。此时，通过在激光照射机构设置扫描部，能够使照射点沿带的宽度方向移动。由此，例如，与使带宽度方向上的一部分熔融，接着传输带而再次使带宽度方向上的一部分熔融的结构等相比，能够使带宽度方向上的造形材料全部都层叠于造形位置，能够没有浪费地使用带状的造形材料。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述激光照射机构在非活性气体环境下对所述造形材料照射所述激光。在本专利技术中，造形材料在非活性气体环境下被激光加热熔融。因此，造形材料不会因化学变化等而变质，能够成形高质量的造形物。例如，在作为造形材料而使用金属材料的情况下，考虑有因基于激光的加热而氧化等，从而导致造形物变质，但在本专利技术中，能够通过非活性气体来防止金属氧化。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述激光照射机构在除湿气体环境下对所述造形材料照射所述激光。在本专利技术中，在除湿气体环境下使造形材料加热熔融。因此，能够防止造形材料与水发生化学反应而变质的缺陷，能够成形高质量的造形物。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述激光照射机构从相对于所述工作台的法线方向倾斜的方向照射所述激光。在本专利技术中，从相对于工作台的法线方向倾斜的方向照射激光。在这样的结构中，难以向造形材料的造形位置以外的区域照射激光。特别是通过从造形材料的传输方向上的上游侧向下游侧照射激光，能够避免激光向比造形位置靠上游侧处照射的缺陷。另外，能够防止因在造形位置处被正反射的激光返回激光照射机构而产生的重影，能够成形高精度的造形物。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述造形装置具备受光部，该受光部在所述造形位置处接收被所述造形材料反射的所述激光。在本专利技术中，具备在造形位置处接收反射的激光的受光部。通过受光部接收激光并检测该受光位置，从而能够高度地控制激光的照射位置。另外，能够根据通过受光部接收的激光的强度来判断是否输出有使造形材料熔融所需的强度、波长的激光。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述激光照射机构照射光强度空间分布的半值宽度成为50μm以上且200μm以下的所述激光。在本专利技术中，照射照射点处的光强度空间分布的半值宽度为50μm～200μm的激光。在对照射点照射光强度空间分布的半值宽度小于50μm的激光的情况下，存在有激光的输出不足，造形材料的熔融变得困难的情况。另外，在对照射点照射光强度空间分布的半值宽度比200μm大的激光的情况下，有可能导致还熔融掉造形材料的照射点以外的区域。
对此，通过将针对照射点的光强度空间分布的半值宽度设定为上述条件，能够对照射点照射最佳输出的激光，能够高效地使造形材料熔融，并且能够抑制照射点外的造形材料的熔融，能够成形高精度的造形物。在本专利技术的造形装置中，优选的是，所述造形材料由金属构成。在本专利技术中，作为造形材料使用金属材料，因此能够成形高强度的造形物。在本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造形装置，其特征在于，所述造形装置具备：输送机构，将具有挠性的造形材料向工作台上的造形位置传输；激光照射机构，对传输至所述造形位置的所述造形材料照射激光而使该造形材料熔融；以及移动机构，使所述造形位置相对于所述工作台相对移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.11 JP 2014-0818781.一种造形装置，其特征在于，所述造形装置具备：输送机构，将具有挠性的造形材料向工作台上的造形位置传输；激光照射机构，对传输至所述造形位置的所述造形材料照射激光而使该造形材料熔融；以及移动机构，使所述造形位置相对于所述工作台相对移动。2.根据权利要求1所述的造形装置，其特征在于，所述造形材料是具有剖面矩形状的带状材料。3.根据权利要求2所述的造形装置，其特征在于，所述造形材料在剖视下的带厚度尺寸与带宽度尺寸的纵横比为10以上。4.根据权利要求2或3所述的造形装置，其特征在于，所述激光照射机构具备扫描部，该扫描部使所述激光的照射点沿所述造形材料的带宽度方向移动。5.根据权利要求1至4中任一项所述的造形装置，其特征在于，所述激光照射机构在非活性气体环境下对所述造形材料照射所述激光。6.根据权利要求1至5中任一项所述的造形装置，其特征在于，所述激光照射机构在除湿气体环境下对所述造形材料照射所述激光。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：古贺欣郎，宫下武，鎌仓知之，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP